Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Kinh nghiệm sử dụng kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H phát triển tư duy cho học sinh giỏi chuyên đề Quang hợp ở thực vật

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT CHUYÊN PHAN BỘI CHÂU -------------------------------------

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG KĨ THUẬT DẠY HỌC KIPLING (5W1H) NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY CHO HỌC SINH TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CHUYÊN ĐỀ “QUANG HỢP Ở THỰC VẬT”

N INH HỌC PHAN THỊ HƯỞNG TỔ SINH - THỂ - CÔNG NGHỆ - GDQP

NĂ HỌC 2020 – 2021

ĐIỆN THOẠI 656 782 1

MỤC LỤC

PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................... 1

1.1. Lý do chọn đề tài................................................................................................. 1

1.2. Tính mới và đóng góp của đề tài......................................................................... 1

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................................... 1

1.4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 2

PHẦN II. NỘI DUNG................................................................................................... 3

2.1. Cơ sở khoa học.................................................................................................... 3

2.1.1. Cơ sở lí luận.................................................................................................. 3

2.1.1.1. Cách thức tổ chức kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H................................ 3

2.1.1.2. Ưu và nhược điểm của kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H......................... 6

2.1.2. Cơ sở thực tiễn.............................................................................................. 6

2.2. Thực nghiệm nghiên cứu..................................................................................... 6

2.2.1. Thực trạng của vấn đề nghiên cứu................................................................ 6

2.2.2. Giải pháp..................................................................................................... 11

2.2.3. Kết quả thực hiện........................................................................................ 11

PHẦN III. KẾT LUẬN............................................................................................... 15

3.1. Kết luận............................................................................................................. 15

3.2. Kiến nghị........................................................................................................... 15

PHỤ LỤC 1................................................................................................................. 16

PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. Lý do chọn đề tài

Trong bối cảnh hiện nay, việc đổi mới phương pháp dạy học luôn là vấn đề được chú trọng nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Khi người học chiếm vị trí trung tâm trong quá trình dạy học, đồng thời với mục tiêu định hướng phát triển 5 phẩm chất và 10 năng lực cốt lõi cho người học yêu cầu giáo viên phải luôn tự học hỏi, nghiên cứu để áp dụng những phương pháp dạy học phù hợp với từng nội dung, chủ đề của bài học. Việc học sinh hứng thú với môn học, luôn cố gắng tự chiếm lĩnh tri thức phần nhiều do phương pháp dạy học của giáo viên quyết định, trong đó các phương pháp phát huy tính tích cực của học sinh luôn được ưu tiên hàng đầu.

Trong quá trình dạy học chuyên đề cho học sinh chuyên cũng như bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia, tôi nhận thấy phần kiến thức về “Quang hợp” tương đối khó, nếu dạy học theo lối trang bị kiến thức thông qua các câu hỏi rời rạc thì đa phần học sinh tỏ ra “e ngại” khi học chuyên đề này, thậm chí học sinh còn “học trước – quên sau” chứng tỏ kiến thức chưa được khắc sâu, học sinh còn bị động trong việc tiếp nhận tri thức, nặng về lối suy nghĩ “sinh học là môn học thuộc” dẫn đến phần kiến thức về sinh lý cơ thể thực vật trở nên khô khan và kém hấp dẫn hơn so với các chuyên đề về sinh lý động vật và di truyền.

Hiện nay có rất nhiều kĩ thuật dạy học tích cực được giáo viên sử dụng trong quá trình dạy học. Tuy nhiên việc áp dụng kĩ thuật dạy học nào và sử dụng như thế nào để phù hợp với từng nội dung dạy học là việc phải được quan tâm hàng đầu nhằm đưa lại hiệu quả dạy học cao nhất. Đứng trước thực trạng đó, bản thân tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu để xây dựng nên đề tài “Sử dụng kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H nhằm phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong bồi dưỡng học sinh giỏi qua chuyên đề Quang hợp ở thực vật”.

1.2. Tính mới và đóng góp của đề tài

Hiện nay, kĩ thuật dạy học tích cực thường được giáo viên sử dụng trong dạy học kiến thức mới mà ít sử dụng trong việc ôn tập, bồi dưỡng học sinh giỏi. Trong đề tài này, tôi đã ứng dụng kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H bằng cách xây dựng bộ câu hỏi theo các mức độ nhận thức khác nhau gồm: Who? (Ai); What? (Cái gì); When? (Khi nào); Where? (Ở đâu); Why? (Tại sao): How? (Bằng cách nào/Như thế nào) nhằm ôn tập kiến thức cơ bản và hướng dẫn học sinh trả lời các câu hỏi có mức độ tư duy tăng dần giúp học sinh trở nên hứng thú, phát triển nhiều kĩ năng về tư duy logic, tự học, tự nghiên cứu, tự xây dựng hệ thống các câu hỏi để phát triển các năng lực cốt lõi khi học các chuyên đề khác thuộc bộ môn Sinh học.

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: học sinh chuyên Sinh học lớp 11 và giáo viên bồi dưỡng học sinh giỏi.

- Phạm vi: Sử dụng kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H trong việc định hướng trả lời hệ thống câu hỏi ôn tập và bồi dưỡng chuyên đề “Quang hợp ở thực vật”.

1.4. Phương pháp nghiên cứu

1.4.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu và tổng hợp lý thuyết.

1.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn.

- Phương pháp điều tra test.

- Phương pháp thực nghiệm, khảo nghiệm.

PHẦN II. NỘI DUNG

2.1. Cơ sở khoa học

2.1.1. Cơ sở lý luận

2.1.1.2. Cách thức tổ chức kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H.

Kĩ thuật dạy học Kipling lấy ý tưởng từ 4 câu thơ của nhà thơ, nhà văn nổi

tiếng người Anh - Rudyard Kipling (1865 – 1936):

"I have six honest serving men

They taught me all I knew

I call them What and Where and When

And How and Why and Who"

(Tạm dịch: Có 6 người đàn ông trung thực – Họ đã dạy tôi, cho tôi biết tất cả – Đó là “cái gì”, “ở đâu” và “khi nào” – Là “như thế nào”, “tại sao” và “ai”)

Kĩ thuật này thường được dùng cho các trường hợp khi cần có thêm ý tưởng

mới, hoặc xem xét nhiều khía cạnh của vấn đề, chọn lựa ý tưởng để phát triển.

- Cách thức thực hiện:

+ Bước 1: Nêu vấn đề hoặc câu hỏi cần giải quyết.

+ Bước 2: Các câu hỏi gợi mở được đưa ra theo thứ tự ngẫu nhiên hoặc theo một trật tự định ngầm trước, với các từ khóa: Cái gì, Ở đâu, Khi nào, Thế nào, Tại sao, Ai. Cụ thể là:

 Vấn đề là gì?

 Vấn đề xảy ra ở đâu?

 Vấn đề xảy ra khi nào?

 Tại sao vấn đề lại xảy ra?

 Làm thế nào để giải quyết vấn đề?

 Ai sẽ tham gia giải quyết vấn đề?

 Khi nào thì vấn đề giải quyết xong?

Lưu ý

 Các câu hỏi cần ngắn gọn, đi thẳng vào chủ đề.

 Các câu hỏi cần bám sát vào hệ thống từ khóa 5W1H (What, where, when, who, why, how).

 Tùy vào từng câu hỏi cụ thể mà xây dựng các câu hỏi gợi mở hợp lí, không nhất thiết sử dụng đầy đủ 5 câu hỏi dạng W và một câu hỏi dạng H

+ Bước 3: Giáo viên nhận xét sự phù hợp trong việc đặt câu hỏi và trả lời của nhóm/cá nhân. Kết luận và bổ sung kiến thức nếu cần.

Ví dụ 1: Hãy chỉ ra các điểm chính để phân biệt pha tối và pha sáng trong quang hợp?

Giáo viên hướng dẫn các nhóm thảo luận hoặc cá nhân xây dựng câu hỏi gợi mở như sau:

- What (Vấn đề là gì): Chỉ ra các điểm khác nhau (phân biệt) trong pha tối và pha sáng.

- Where (xảy ra ở đâu): Pha sáng xảy ra ở màng tilacoit của lục lạp, pha tối xảy ra ở chất nền stroma.

- When (Xảy ra khi nào): Pha sáng xảy ra khi có ánh sáng, pha tối xảy ra khi có CO2 và được cung cấp đầy đủ nguyên liệu lấy từ pha sáng.

- How (Bằng cách nào):

Trong pha sáng, khi có ánh sáng, các phân tử sắc tố hấp thu năng lượng và truyền năng lượng đó cho diệp lục a ở trung tâm phản ứng, năng lượng này làm cho mức năng lượng của diệp lục a tăng cao (dạng kích động), chúng giải phóng electron để trở về mức năng lượng nền. Electron của diệp lục được chuyền qua một chuỗi các phân tử nằm trên màng tilacoit và cuối cùng chuyền cho NADP+, NADP+ nhận electron và H+ tạo thành NADPH nhờ enzyme NADPH reductase. Quá trình chuyền electron đã tạo ra một lực hóa thẩm bơm H+ từ chất nền vào xoang tilacoit tạo nên gradien H+ bên trong xoang cao hơn chất nền. Vì vậy H+ khuếch tán trở lại chất nền qua ATP synthease để tổng hợp ATP từ ADP và Pi. Electron bị mất của diệp lục được bù lại nhờ nguồn electron lấy từ quá trình quang phân li nước, quá trình này cũng tạo ra H+ và giải phóng O2.  Nguyên liệu pha sáng: NADP+, ADP, Pi, H2O Sản phẩm pha sáng: NADPH, ATP và O2.

Ở pha tối, CO2 xâm nhập vào được cố định nhờ các enzyme trong chất nền lục lạp ở tế bào mô giậu (ở thực vật C4 có cả tế bào bao bó mạch), tạo thành APG; APG bị khử nhờ ATP và NADPH lấy từ pha sáng tạo sản phẩm AlPG, một phần AlPG tách ra đi tổng hợp glucose, phần còn lại tái tạo nên RiDP nhờ ATP.

 Nguyên liệu pha tối: CO2, ATP, NADPH; Sản phẩm pha tối: C6H12O6, ADP, NADP+

Ví dụ 2: Khi chiếu sáng với cường độ thấp như nhau vào 3 loài cây A, B, C trồng trong nhà kính, người ta nhận thấy ở cây A lượng CO2 hấp thụ tương đương lượng CO2 thải ra, ở cây B lượng CO2 hấp thụ nhiều hơn lượng CO2 thải ra, còn ở cây C lượng CO2 hấp thụ ít hơn lượng CO2 thải ra.

- Hãy phân loại các cây này dựa trên chỉ tiêu sinh lý về ánh sáng được nêu trên? Giải thích.

- Để đạt hiệu suất quang hợp cao cần trồng mỗi loài cây này trong những điều kiện ánh sáng như thế nào?

Cách thức thực hiện:

Bước 1: Giáo viên yêu cầu mỗi nhóm học sinh tự xây dựng 4 câu hỏi liên quan đến vấn đề cần giải quyết, bao gồm: What, When, How, Why.

Bước 2: Các nhóm thảo luận những câu hỏi sẽ đưa ra là gì, xin ý kiến giáo viên, giáo viên đồng ý với các câu hỏi thì các nhóm học sinh sẽ tiến hành trả lời câu hỏi đã được nêu.

Ví dụ:

1. Vấn đề cần giải quyết trong câu hỏi là gì?

Trả lời: Phân loại các cây dựa vào tiêu chí về ánh sáng, thể hiện thông qua so sánh lượng CO2 hấp thụ và thải ra:

- Cây A có lượng CO2 hấp thụ tương đương lượng CO2 thải ra.

- Cây B lượng CO2 hấp thụ nhiều hơn lượng CO2 thải ra.

- Cây C lượng CO2 hấp thụ ít hơn lượng CO2 thải ra.

2. Hiện tượng trên xảy ra khi nào như thế nào?

- Khi chiếu ánh sáng với cường độ thấp.

3. Cây hấp thụ CO2 hoặc thải ra CO2 bằng quá trình nào?

- Hấp thụ CO2 cho quá trình quang hợp.

- Thải CO2 từ quá trình hô hấp.

4. Tại sao tương quan giữa lượng CO2 hấp thụ và thải ra ở mỗi cây lại khác nhau?

- Cây A có lượng hấp thụ bằng thải ra  chứng tỏ cây có cường độ quang hợp và hô hấp bằng nhau  ánh sáng yếu không ảnh hưởng tới cường độ quang hợp. (1)

- Cây B có lượng hấp thụ nhiều hơn lượng thải ra  cường độ quang hợp cao hơn hô hấp  cây này rất thích nghi với cường độ ánh sáng yếu. (2)

- Cây C có lượng hấp thụ ít hơn lượng thải ra  cường độ quang hợp nhỏ hơn hô hấp  cây này kém thích nghi với cường độ ánh sáng yếu. (3)

Dựa trên cường độ ánh sáng thì cây được chia thành 3 nhóm là cây ưa sáng, cây ưa bóng và cây trung tính, từ (1), (2) và (3) suy ra cây B là cây ưa bóng, cây C là cây ưa sáng còn cây A là cây trung tính.

Bước 3: Giáo viên nhận xét và kết luận.

2.1.1.3. Ưu và nhược điểm của kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H.

- Ưu điểm:

+ Nhanh chóng, không mất thời gian, mang tính logic cao.

+ Có thể áp dụng cho nhiều tình huống khác nhau.

+ Có thể áp dụng cho hoạt động cá nhân hoặc theo nhóm.

- Hạn chế:

+ Ít có sự phối hợp của các thành viên.

+ Dễ dẫn đến tình trạng không thống nhất được câu hỏi hoặc câu trả lời.

+ Dễ tạo cảm giác "Bị điều tra".

2.1.2. Cơ sở thực tiễn.

- Thực tiễn bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường THPT chuyên Phan Bội Châu.

- Phiếu điều tra thực hiện ở đối tượng là giáo viên và học sinh học sinh giỏi tỉnh, học sinh giỏi cấp quốc gia môn Sinh học.

2.2. Thực nghiệm nghiên cứu

2.2.1. Thực trạng của vấn đề nghiên cứu

Bằng phương pháp nghiên cứu điều tra khảo sát dựa trên nền ứng dụng Quizizz, nội dung khảo sát như sau:

Kết quả thu được

Theo số liệu thu được, thực trạng thể hiện dựa trên quá trình dạy học của tác giả và kết quả điều trang cho thấy trong số 101 học sinh lớp chuyên sinh được khảo sát:

85% học sinh cho rằng kiến thức về phần quang hợp ở thực vật rất nhiều, khó nhớ, đa phần học sinh ghi nhớ theo cách “học thuộc lòng”.

75% học sinh cho thấy câu hỏi thuộc phần này thường có mức độ vận dụng tư duy cao, nếu học sinh ghi nhớ một cách máy móc sẽ không trả lời được.

80% học sinh thấy rằng khi sử dụng các phương pháp dạy học truyền thống như diễn giảng thì học sinh cảm thấy ít hứng thú, năng lực tư duy của học sinh cũng bị hạn chế.

PHIẾU 2

Thông qua việc khảo sát ở các giáo viên một số thực trạng trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên đề “Quang hợp ở thực vật” được thể hiện như sau:

- Phương pháp dử dụng chủ yếu là diễn giảng kết hợp trực quan, vấn đáp.

- Đa số học sinh tiếp thu ở mức khá.

- Việc vận dụng các kĩ thuật dạy học phát triển năng lực tư duy cho học sinh còn ít.

- Nhiều thầy cô có sử dụng kĩ thuật Kipling 5H1W trong bồi dưỡng học sinh giỏi, trong quá trình đó có 1 số thuận lợi và khó khăn như sau:

+ Một số học sinh rập khuôn trong những câu hỏi có sẵn, sử dụng kém linh hoạt.

+ Mất nhiều thời gian cho việc xây dựng câu hỏi gợi mở.

+ Lúc mới tiếp cận thì học sinh tương đối bỡ ngỡ, tuy nhiên sau đó vận dụng tương đối linh hoạt

2.2.2. Giải pháp

- Xây dựng giáo án có ứng dụng các kĩ thuật dạy học tích cực, trong đó kĩ thuật Kipling đóng vai trò chủ đạo (phụ lục 1).

+ Kết hợp sử dụng kĩ thuật Kipling và kĩ thuật vẽ bản đồ tư duy Mindmap trong phần ôn tập kiến thức cơ bản cho học sinh.

+ Xây dựng hệ thống câu hỏi theo mức độ nhận thức tăng dần.

+ Sử dụng kĩ thuật Kipling để hướng dẫn học sinh tìm các “key word” trong câu hỏi vận dụng và đòi hỏi tính tư duy logic cao.

- Tổ chức dạy học thực nghiệm ở đối tượng học sinh nghiên cứu.

- Kiểm tra mức độ tiếp nhận kiến thức của học sinh bằng các bài kiểm tra đánh giá.

2.3.3. Kết quả thực hiện

Hình ảnh thể hiện quá trình thực nghiệm:

Hình 1: Nhóm học sinh thảo luận xây dựng mindmap về quá trình quang hợp dựa trên hệ thống câu hỏi 5H1W

Hình 2: Nhóm học sinh thảo luận và xây dựng mindmap về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang hợp dựa trên hệ thống câu hỏi 5H1W

- Kết quả thực hiện được đánh giá dựa trên phiếu test mức độ hứng thú và tiếp nhận kiến thức của học sinh: dựa trên phiếu test đối với học sinh lớp 10a5 trường THPT chuyên Phan Bội Châu đã được học với kĩ thuật Kipling.

Kết quả khảo sát cho thấy:

- 90% học sinh cảm thấy hứng thú với phương pháp tư duy này, 10% còn lại cảm thấy hơi bỡ ngỡ ở câu hỏi đầu tiên, sau đó bắt nhịp tốt với những câu hỏi tiếp theo.

- 90% khi xây dựng hệ thống câu hỏi 5H1W sẽ dễ tìm thấy các cụm từ khóa “key word” và kết nối chúng chính xác hơn.

- 95% học sinh có thể tự xây dựng các câu hỏi gợi mở 5H1W đối với các vấn đề hoặc câu hỏi mới.

PHẦN III. KẾT LUẬN

3.1. Kết luận

Đề tài “Sử dụng kĩ thuật dạy học Kipling 5W1H nhằm phát triển năng lực tư duy cho học sinh trong bồi dưỡng học sinh giỏi chuyên đề Quang hợp ở thực vật” có thể thực hiện trong bồi dưỡng học sinh giỏi tỉnh hoặc học sinh giỏi quốc gia. Thực tiễn dạy học cho học sinh chuyên Sinh học ở trường THPT Chuyên Phan Bội Châu, tôi nhận thấy học sinh hứng thú, chủ động lĩnh hội tri thức đồng thời kiến thức được khắc sâu, khi gặp các câu hỏi có tính tư duy và tính mới cao thì học sinh chủ động trong việc giải quyết các câu hỏi đó theo đúng hướng. Ngoài ra, học sinh có khả năng vận dụng kĩ thuật Kipling để xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng giúp việc tự đọc tài liệu học tập hiệu quả hơn, đồng thời khi học các chuyên đề mới như sinh lý động vật, di truyền phân tử và tế bào học sinh cũng có thể áp dụng kĩ thuật dạy học này để quá trình ôn tập tốt hơn.

3.2. Kiến nghị

Cũng giống như các phương pháp và kĩ thuật dạy học khác, Kipling yêu cầu giáo viên sử dụng một cách linh hoạt, không rập khuôn cứng nhắc, không nhất thiết phải xây dựng đầy hệ thống 6 câu hỏi W-H mà có thể sử dụng bộ ba câu hỏi W (What, When, Why hoặc What, Where, Why hoặc What, When, Where), đồng thời tùy vào mức độ và vấn đề câu hỏi nêu ra mà quyết định sử dụng các phương pháp dạy học phù hợp.

Việc kết hợp kĩ thuật dạy học Kipling và kĩ thuật Mindmap (bản đồ tư duy) sẽ mang lại hiệu quả dạy học cao hơn. Đồng thời, kĩ thuật này có thể sử dụng để ôn tập, dạy bài mới hoặc hướng dẫn học sinh đọc tài liệu có hiệu quả hơn. Ngoài ra ở các chuyên đề khác, tùy vào tính chất phù hợp với vấn đề cần giải quyết mà giáo viên có thể áp dụng kĩ thuật dạy học này để mang lại hiệu quả dạy học tốt hơn.

PHỤ LỤC 1

Ngày soạn: 02/01/2021

Ngày dạy: 06/01/2021

Lớp dạy: 10A5

KẾ HOẠCH BÀI DẠY

BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

CHUYÊN ĐỀ: QUANG HỢP Ở THỰC VẬT

I. Mục tiêu

1. Kiến thức

- Nắm được các kiến thức về khái niệm, phương trình tổng quát, vai trò, cơ quan và sắc tố quang hợp; cơ chế và các yếu tố ảnh hưởng đến quang hợp.

- Trả lời được các câu hỏi theo các cấp độ từ biết, hiểu, vận dụng và vận dụng cao.

2. Năng lực

* Năng lực tự chủ và tự học

- Quản lí bản thân: Đánh giá được thời gian và phương tiện để thực hiện các nhiệm vụ học tập: Vẽ bản đồ mind map, xây dựng câu hỏi gợi mở để tìm key-word, trả lời câu hỏi...

- Quản lí nhóm: Lắng nghe ý kiến của bạn và phản hồi tích cực, tạo hứng khởi trong học tập của nhóm về hô hấp ở động vật

- Lập được kế hoạch học tập.

* Năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo

- Thu thập thông tin về ứng dụng của quang hợp trong đời sống sản xuất: như từ thực tế, sách, SGK, báo, mạng internet,…

- Học sinh đặt ra được nhiều câu hỏi về nội dung học tập.

- Các kĩ năng tư duy logic.

* Năng lực giao tiếp và hợp tác

- Xác định đúng các hình thức giao tiếp: Ngôn ngữ nói: viết các nội dung theo dạng bảng hoặc bản đồ tư duy về quang hợp ở thực vật…

- Làm việc nhóm cùng nhau khai thác nội dung theo định hướng và yêu cầu của giáo viên.

3. Phẩm chất

- Yêu nước: Tích cực, chủ động vận động người khác tham gia các hoạt động bảo vệ môi trường, tránh ô nhiễm không khí.

- Nhân ái: Yêu quý mọi người, quan tâm đến mối quan hệ hài hoà giữa con người và thiên nhiên, giữa con người và con người.

- Chăm chỉ:

+ Có ý thức đánh giá điểm mạnh, điểm yếu của bản thân, thuận lợi, khó khăn trong học tập để xây dựng kế hoạch học tập.

+ Tích cực tìm tòi và sáng tạo trong học tập.

+ Tích cực học tập, rèn luyện.

- Trung thực: Tự giác tham gia hoạt động, trung thực trong học tập và trong cuộc sống.

- Trách nhiệm:

+ Có trách nhiệm với bản thân, hoàn thành nhiệm vụ được giao.

+ Có trách nhiệm với môi trường sống: Chủ động, tích cực tham gia và vận động người khác tham gia các hoạt động tuyên truyền, chăm sóc, bảo vệ môi trường.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU.

1. Giáo viên:

- Máy chiếu.

- Kế hoạch bài dạy

2. Học sinh

- Sách Sinh học Campel.

- Tài liệu chuyên Sinh lý thực vật trung học phổ thông.

- Sách giáo khoa sinh học 11.

- Giấy A0/A1, bút lông màu.

III. Phương pháp dạy học

- Trực quan, Kipling, thảo luận nhóm, vẽ bản đồ tư duy.

IV. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1 (30p): Ôn tập kiến thức về quá trình “Quang hợp ở thực vật”

a. Mục tiêu

- Học sinh hệ thống được toàn bộ kiến thức về phần quang hợp ở thực vật.

- Kích thích học sinh có nhu cầu tìm hiểu về các cơ chế chuyên sâu hơn ở quang hợp.

b. Nội dung

- Các nhóm thảo luận, xây dựng mindmap về quang hợp ở thực vật.

- Trình bày được sản phẩm của nhóm mình.

c. Sản phẩm

- Bản đồ tư duy về quá trình quang hợp ở thực vật

- Yêu cầu nêu được những điểm sau:

d. Tổ chức thực hiện

Giáo viên yêu cầu các nhóm học sinh vẽ bản đồ tư duy về các nội dung liên quan đến quá trình quang hợp ở thực vật dựa trên hệ thống các câu hỏi sau:

(1) What: Quang hợp là gì?

(2) Where: Quang hợp xảy ra ở đâu, đặc điểm của cấu trúc đó?

(3) When: Quang hợp xảy ra khi nào (điều kiện)?

(4) How: Cơ chế quang hợp xảy ra như thế nào?

(5) Why: Tại sao quang hợp lại có cơ chế như vậy?

- Thời gian thực hiện: 15 phút, gọi đại diện tổ trình bày

- Giáo viên nhận xét, đánh giá về hoạt động của học sinh.

Hoạt động 2 (60p): Luyện tập

a. Mục tiêu

- Trả lời được các câu hỏi theo các cấp độ từ hiểu, vận dụng thấp và vận dụng cao.

- Rèn luyện khả năng tư duy logic.

b. Nội dung

- Hoạt động nhóm và hoạt động cá nhân để xây dựng hệ thống câu hỏi nhằm giải quyết vấn đề được nêu ra.

c. Sản phẩm

- Hệ thống câu hỏi 5H1W liên quan đến từng vấn đề cụ thể.

- Nội dung đáp án các câu hỏi giáo viên đưa ra.

d. Tổ chức thực hiện

Câu 1.

Khi chiếu tia sáng mặt trời qua lăng kính vào một sợi tảo dài trong dung dịch có các vi khuẩn hiếu khí, quan sát dưới kính hiển vi, nhận thấy:

a. Vi khuẩn tập trung ở hai đầu của sợi tảo. Hãy giải thích hiện tượng này.

b. Số lượng vi khuẩn tập trung ở hai đầu sợi tảo khác nhau rõ rệt. Hãy giải thích vì sao.

Giáo viên yêu cầu học sinh giải quyết được các vấn đề sau: Who, When, Where, Why.

- Who: Vi khuẩn hiếu khí  cần O2 để sinh trưởng

- When: Khi chiếu tia sáng qua lăng kính  ánh sáng phân thành 7 tia đơn sắc lần lượt: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.

- Where: Vi khuẩn tập trung nhiều ở 2 đầu sợi tảo chứng tỏ ở đó có nhiều oxi.

- Why:  oxi được tạo ra từ quá trình quang hợp, ở 2 đầu sợi tảo tương ứng với vùng đỏ và xanh tím. Hai vùng này có nhiều oxi nhất quá trình quang hợp diễn ra ở hai vùng này mạnh nhất. Trong khi diệp lục không hấp thụ tia sáng màu lục nên không thực hiện quá trình quang hợp.

Nội dung đáp án:

a. Vi khuẩn tập trung ở 2 đầu sợi tảo vì 2 đầu này có nhiều O2 nhất. Vì:

+ Quá trình quang hợp xảy ra càng mạnh thì lượng O2 tạo ra càng nhiều

+ Khi chiếu ánh sáng qua lăng kính thì ánh sáng phân thành 7 tia đơn sắc gồm: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Trong đó quá trình quang hợp không xảy ra ở vùng tia màu lục do diệp lục không hấp thụ ánh sáng màu này. Quang hợp chỉ xảy ra ở vùng đỏ và vùng xanh tím, phù hợp với phổ hấp thụ của diệp lục  vi khuẩn chỉ tập trung ở 2 đầu sợi tả.

b. Cường độ quang hợp có sự khác nhau ở vùng ánh sáng màu đỏ và vùng xanh tím. Cụ thể vùng ánh sáng màu đỏ có hiệu quả cao hơn với quá trình quang hợp nên tạo ra nhiều oxi hơn vùng màu xanh tím. Vùng đỏ bước sóng dài có số lượng photon ánh sáng nhiều; vùng xanh tím có bước sóng ngắn số lượng photon ít nên ít hiệu quả hơn vùng màu đỏ.

Câu 2.

Giải thích vì sao người ta có thể chọn hai phương pháp: Xác định điểm bù CO2 và giải phẫu lá để phân biệt cây C3 với cây C4. Trình bày thí nghiệm chứng minh.

Giáo viên hướng dẫn học sinh chia câu hỏi thành 2 vấn đề nhỏ gồm: điểm bù CO2 và giải phẫu lá và nhu cầu nước. Lần lượt đặt câu hỏi nêu vấn đề:

1. Điểm bù CO2

Câu hỏi yêu cầu: What, Why, How.

- What: Điểm bù CO2 là gì? Thực vật C3 và C4 có điểm bù khác nhau như thể nào?  Điểm bù CO2 là nồng độ CO2 mà tại đó cường độ quang hợp và hô hấp bằng nhau. Điểm bù CO2 ở C3 cao hơn ở C4.

- Why: Tại sao điểm bù CO2 ở C3 lại cao hơn C4  Ở C3 có 1 lần cố định CO2 nhờ enzym Rubisco, trong điều kiện nồng độ CO2 thấp còn O2 cao thì enzyme này biểu hiện hoạt tính oxygenase gây hiện tượng hô hấp sáng. Ở thực vật C4 có 2 lần cố định CO2, trong đó lần 1 nhờ enzyme PEP cacboxylase – chỉ có hoạt tính cacboxylase nên nồng độ CO2 thấp không ảnh hưởng quá trình quang hợp của cây.

- How: Phân biệt 2 cây này bằng cách nào  có thể thay đổi từ tường cường độ chiếu sáng để xác định điểm bù CO2 dựa trên đo lượng CO2 hấp thụ và giải phóng, cây nào có điểm bù CO2 thấp hơn là cây C4, cây còn lại có điểm bù CO2 cao hơn là C3.

2. Đặc điểm cấu trúc lá.

Câu hỏi yêu cầu: What, Why, How.

- What: Đặc điểm khác nhau giữa lá C3 và C4 là gì?  tế bào bao bó mạch ở C3 nhỏ, không phát triển trong khi ở C4 thì phát triển và có kích thước lớn, có nhiều hạt tinh bột.

- Why: Vì sao có sự khác nhau đó?  Thực vật C3 chỉ có tế bào mô giậu tham gia quá trình quang hợp nên tế bào bao bó mạch của chúng không phát triển, tế bào mô giậu nằm ngay dưới lớp tế bào biểu bì trên. C4 có 2 loại tế bào tham gia quá trình quang hợp trong đó pha tối xảy ra ở tế bào bao bó mạch  tế bào bao bó mạch phát triển, có kích thước lớn và có nhiều hạt tinh bột, tế bào mô giậu tạo thành lớp xếp bao quanh các tế bào bao bó mạch.

- How: Bằng cách nào để phân biệt được?  Làm giải phẫu lá, nhuộm lá và quan sát dưới kính hiển vi.

+ Nếu tế bào mô giậu xếp thành lớp ngay dưới tế bào biểu bì trên thì đó là thực vật C3, nếu tế bào mô giậu xếp bao quanh tế bào bao bó mạch thì đó là thực vật C4.

+ Nếu tế bào bao bó mạch phát triển, chứa tinh bột (bắt màu xanh khi nhuộm iot) thì đó là thực vật C4, nếu tế bào bao bó mạch nhỏ, không chứa tinh bột (nhận biết bằng nhuộm iot) thì đó là tế bào C3.

Đáp án

- Điểm bù CO2 của thực vật C3 và C4 khác nhau (C3: 30-70 ppm; C4: 0-10 ppm). Nhu cầu nước ở thực vật C3 và C4 khác nhau, nhu cầu nước của thực vật C3 gấp đôi C4. Ví dụ: để hình thành 1 gram chất khô, cây lúa (thực vật C3) cần 600 gram nước, trong khi đó cây ngô (thực vật C4) chỉ cần 300 gram nước.

- Giải phẫu lá của cây C3 và cây C4 khác nhau. Lá cây C3 chỉ có một loại lục lạp ở tế bào mô giậu và có chứa tinh bột, trong khi lá cây C4 có hai loại lục lạp, một loại ở tế bào mô giậu không chứa tinh bột, một loại ở tế bào bao bó mạch chứa tinh bột.

- Phương pháp xác định điểm bù CO2: Cho cây vào chuông thuỷ tinh kín và chiếu sáng liên tục.

- Phương pháp giải phẫu lá: Giải phẫu lá và nhuộm màu với dung dịch iôt rồi quan sát dưới kính hiển vi sẽ tìm ra sự khác biệt.

Câu 3.

Người ta có thể sử dụng enzim glicôlat ôxidase trong cây để phân biệt các nhóm thực vật C3 và C4. Hãy thiết kế thí nghiệm để xác định được các nhóm thực vật nói trên bằng enzim này. Giải thích kết quả thí nghiệm.

Giáo viên yêu cầu học sinh tự xây dựng câu hỏi cần thiết:

Ví dụ:

- What: enzyme glycolat oxidase tham gia vào quá trình gì?  hô hấp sáng

- Where: enzyme glycolat oxidase có ở đâu  có ở lá thực vật có hô hấp sáng là thực vật C3.

- How: chiết dịch nghiền lá 2 loài cây, sử dụng cơ chất là axit glycolic. Nếu lượng axit glycolic sau một thời gian giảm xuống thì chứng tỏ dịch nghiền lá có enzyme glycolat oxidase  dịch nghiền đó của lá cây C3.

Đáp án:

- Thí nghiệm:

+ Có hai cây A và B, một cây C3 và một cây C4, lấy một ít lá tươi của hai cây đem nghiền trong dung dịch đệm thích hợp để tách chiết enzim ra khỏi lá. Sau đó cho một lượng nhất định axit glycolic vào mỗi dịch chiết.

+ Sau một thời gian xác định, nếu hàm lượng axit này không đổi thì dịch chiết không có mặt enzim glycolat ôxidaza, vậy dịch chiết đó lấy từ cây C4. Nếu hàm lượng axit glycolic giảm thì dịch chiết đó có enzim glycolat ôxidaza, dịch chiết này là của cây C3.

- Giải thích thí nghiệm:

+ Enzim glicôlat ôxidaza chi có mặt trong thực vật C3. Do đó nếu phát hiện enzim này có mặt ở thực vật nào thì đó là cây C3.

+ Phản ứng: axit glicôlic + ôxi  glicôxilat + H2O2 (enzim xúc tác glycolat ôxidaza).

Câu 4.

Các nhà khoa học tách riêng tilacôit của lục lạp và đưa vào môi trường tương tự như chất nền của lục lạp. Theo dõi pH của môi trường chứa tilacôit ở các điều kiện khác nhau và thu được kết quả thể hiện ở hình bên. Trong đó, (i) là thời điểm bắt đầu chiếu sáng, (ii) là thời điểm một chất X được thêm vào môi trường đang được chiếu sáng.

Trong khoảng thời gian từ 5 đến 10 phút tính từ khi bắt đầu thí nghiệm, pH của môi trường chứa tilacôit thay đổi như thế nào so với trước khi chiếu sáng? Giải thích.

- Giáo viên yêu cầu học sinh xây dựng câu hỏi với từ khóa phù hợp.

- Học sinh tự xây dựng câu hỏi, yêu cầu nêu được:

+ What: sự thay đổi pH môi trường

+ Where: lục lạp tự do trong môi trường tương tự chất nền lục lạp.

+ When: từ 5 – 10 phút

+ How: pH môi trường tăng do H+ giảm

+ Why: khi chiếu áng sáng  pha sáng diễn ra  H+ được bơm từ môi trường vào xoang tilacoit do hệ quả của chuỗi vận chuyển e trên màng tilacoit  H+ môi trường giảm  pH môi trường tăng.

Đáp án:

- pH của môi trường chứa thilacôit tăng lên so với trước khi được chiếu sáng.

- Giải thích:

+ Khi chiếu sáng, xảy ra pha sáng của quá trình quang hợp.

+ Chuỗi truyền điện tử ở màng thilacôit sẽ hoạt động và bơm ion H+ từ môi trường bên ngoài vào trong xoang thilacôit.

+ Do đó nồng độ H+ ở môi trường chứa thilacôit giảm nên pH của môi trường chứa thilacôit tăng so với trước khi chiếu sáng.

Câu 5.

Để xác định cường độ hô hấp cũng như cường độ quang hợp của cây thí nghiệm, người ta có thể căn cứ vào hàm lượng CO2 mà cây giải phóng ra hoặc hấp thụ vào trên một đơn vị diện tích lá trong một đơn vị thời gian (CO2/dm2/h). Thí nghiệm

được tiến hành như sau: lấy 3 bình thủy tinh (A, B, C) dung tích như nhau, phù hợp với mục đích thí nghiệm, mở nắp các bình và lắc đều. Cho vào mỗi bình cùng một lượng Ba(OH)2 có thể tích và nồng độ xác định. Đậy nắp bình A, để nguyên ở điều kiện phòng. Đưa vào bình B và bình C mỗi bình một cây X (thuộc cùng một loài), có cùng diện tích lá, cùng độ tuổi, được cung cấp đủ nước, rồi đậy nắp. Đem bình B đặt trong điều kiện chiếu sáng thích hợp, bình C che tối. Sau 20 phút, bỏ mẫu cây ở bình B và C đi, xác định ngay lượng CO2 trong cả ba bình bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch HCl. Kết quả lượng HCl đã sử dụng cho chuẩn độ ở các bình thí nghiệm là 21 ml, 16 ml và 15,5 ml.

a) Hàm lượng HCl dùng để chuẩn độ ở mỗi bình A, B, C tương ứng là bao nhiêu? Giải thích.

b) Cho biết 1 ml HCl tương đương với 0,6 mg CO2 bị kiềm liên kết. Hãy tính cường độ quang hợp của cây trong bình B và cường độ hô hấp của cây trong bình C.

c) Đưa cây X vào một bình thí nghiệm khác có điều kiện chiếu sáng và CO2 như bình B nhưng hàm lượng O2 cao hơn 5%. Hãy cho biết cường độ quang hợp của cây X sẽ thay đổi như thế nào so với khi ở bình B? Giải thích.

d) Nếu cây X là cỏ gấu, hàm lượng CO2 trong bình là 0,03%, hàm lượng O2 là 21%. Đặt bình B trong điều kiện chiếu sáng toàn phần. Cường độ quang hợp của cây X có thể thay đổi như thế nào? Giải thích.

Học sinh hoạt động độc lập tự tìm keyword thông qua việc sử dụng các câu hỏi 5W1H.

Giáo viên gọi học sinh chỉ ra keyword và trả lời câu hỏi, sau đó giáo viên nhận xét và kết luận.

- Yêu cầu học sinh tìm được các keyword: “Cho vào mỗi bình cùng một lượng Ba(OH)2”; “Bình A đậy nắp”; “Bình B và C chứa cây X”; “Bình B chiếu sáng, bình C che tối”.

- Khi tìm được Key-word, học sinh sẽ trả lời những câu hỏi sau:

+ Ba(OH)2 được cho vào bình sẽ tác dụng với chất nào? – Ba(OH)2 sẽ tác dụng với CO2.

+ Cơ sở khoa học của việc chuẩn độ bằng HCl diễn ra như thế nào? – Lượng Ba(OH)2 dư sẽ tương ứng với thể tích HCl cần dùng để chuẩn độ (lượng Ba(OH)2 trong bình còn nhiều nghĩa là lượng CO2 trong bình ít và ngược lại. Vì thế lượng HCl sử dụng nhiều tương đương với lượng Ba(OH)2 dư nhiều và lượng CO2 trong bình là ít  cây chiếu sáng là dùng HCl nhiều nhất, trong khi cây che tối sẽ dùng ít HCl nhất.

Nội dung đáp án

a) Hàm lượng HCl dùng để chuẩn độ ở mỗi bình là: bình A- 16 ml, bình B - 21 ml, bình C - 15,5 ml.

- Giải thích :

+ Bình A là bình đối chứng (không có cây thí nghiệm) nên chỉ có CO2 của không khí ở trong bình. Ở bình B, cây được chiếu sáng nên có quá trình quang hợp, do đó lượng CO2 sẽ thấp hơn so với bình A. Ở bình C, cây thực hiện quá trình hô hấp tạo CO2, vì vậy, lượng CO2 trong bình C sẽ cao hơn bình A.

+ Khi lượng CO2 trong bình càng nhiều, lượng HCl dùng chuẩn độ Ba(OH)2 dư sẽ càng ít. Do đó, lượng HCl ở bình A, B, C lần lượt là 16 ml, 21 ml và 15,5 ml. c) Nếu cây X là cây C3 thì việc tăng hàm lượng O2 sẽ làm giảm cường độ quang hợp vì cây C3 có hô hấp sáng, khi tăng hàm lượng O2 sẽ làm tăng hô hấp sáng dẫn đến giảm hiệu quả quang hợp. Nếu cây X là cây C4 hay CAM việc tăng hàm lượng O2 không ảnh hưởng đến cường độ quang hợp.

d) Cường độ quang hợp của cây X sẽ đạt tối ưu. Vì cỏ gấu là cây C4, không có hô hấp sáng, trong điều kiện hàm lượng CO2 bằng 0,03%, quang hợp tốt nhất ở điều kiện chiếu sáng toàn phần.

Hoạt động 3 (3 phút). Kiểm tra, đánh giá

a. Mục tiêu

- Kiểm tra mức độ tiếp nhận kiến thức và vận dụng của học sinh.

b. Nội dung

- Làm bài kiểm tra tự luận thông qua 2 câu hỏi vận dụng cao trong thời gian 30 phút.

c. Sản phẩm

- Bài làm của học sinh.

d. Tổ chức thực hiện.

Đề bài:

Câu 1 (5, điểm) Tảo đơn bào Chlorella được dùng để nghiên cứu sự có mặt của 14C trong hai hợp chất hữu cơ X và Y thuộc chu trình Canvin bằng cách bổ sung 14CO2 vào môi trường nuôi và đo tín hiệu phóng xạ trong hai thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm 1: Tảo được nuôi trong điều kiện chiếu sáng và được cung cấp một lượng CO2 (không đánh dấu phóng xạ) nhất định. Ngay khi CO2 bị tiêu thụ hết, nguồn sáng bị tắt và 14CO2 được bổ sung vào môi trường nuôi tảo (thời điểm thể hiện bằng đường nét đứt ở Hình C6.1).

- Thí nghiệm 2: Tảo được nuôi trong điều kiện chiếu sáng liên tục và được cung cấp một lượng 14CO2 nhất định. Khi 14CO2 bị tiêu thụ hết (thời điểm thể hiện bằng nét đứt trên Hình C6.2), không bổ sung thêm bất kỳ nguồn CO2 nào.

a) Mỗi chất X và Y là chất gì? Giải thích.

b) Nồng độ chất Y thay đổi như thế nào trước và sau khi tắt nguồn sáng trong thí nghiệm 1?

c) Tại sao tín hiệu phóng xạ của chất X luôn lớn hơn Y trong điều kiện có cả ánh sáng và 14CO2 ở thí nghiệm 2? Câu 2 (5, điểm)

Mối quan hệ giữa cường độ quang hợp với cường độ ánh sáng và nhiệt độ được minh họa trong các hình A và B dưới đây. Trong đó, cường độ quang hợp được tính theo hàm lượng CO2 cây hấp thụ (đo tại thời điểm hấp thụ).

Hãy cho biết:

a) Trong giới hạn nhiệt độ từ 15°C – 25°C, Io có thể trùng với điểm 0 không? Giải thích.

b) Có thể dựa vào Im để phân biệt thực vật C3 và C4 không? Giải thích.

c) Đường cong (1), (2) và (3) tương ứng với cường độ quang hợp của nhóm thực vật nào trong các thực vật C3, C4 và CAM? Giải thích.

Đáp án

Câu 1 (5, điểm)

a) Chất X là axit phosphoglyceric (APG hoặc 3- phosphoglycerate), chất Y là ribulose 1,5-bisphosphate (RuPB hoặc ribulose 1,5-diphosphate) (mỗi chất đúng được ,5 điểm)

- Giải thích: + Ở thí nghiệm 1: Khi 14CO2 được bổ sung vào môi trường nuôi sẽ xảy ra phản ứng cacboxy hóa ribulose 1,5-bisphosphate (RuBP) và tạo thành axit phosphoglyceric (APG chứa 14C). Mặt khác, do không có ánh sáng nên pha sáng không xảy ra, không có sự cung cấp ATP và NADPH dẫn đến APG không bị chuyển hóa thành các chất khác trong chu trình Canvin dẫn đến chất này sẽ bị tích lũy làm tăng tín hiệu phóng xạ, tương ứng với chất X trong trên hình 1. Vậy, X là axit phosphoglyceric. (1,0 điểm)

+ Ở thí nghiệm 2: Khi 14CO2 bị tiêu thụ hết, phản ứng chuyển hóa RuBP thành APG bị dừng lại, gây tích lũy RuBP (chứa 14C). Mặt khác, trong điều kiện có ánh sáng, pha sáng cung cấp ATP và NADPH cho các phản ứng chuyển hóa APG (chứa 14C) theo chu trình Canvin và tái tạo RuBP. Từ hai điều này cho thấy RuBP đánh dấu phóng xạ tăng lên, tương ứng với chất Y trên hình 2. Vậy, Y là ribulose 1,5-bisphosphate. (1, điểm)

b) Nồng độ của chất Y (RuBP) không đánh dấu phóng xạ giảm khi sau tắt ánh sáng. Còn chất Y không đánh dấu phóng xạ không được sinh ra nên không có sự thay đổi. (mỗi ý đúng được ,5 điểm) c) Trong điều kiện có ánh sáng và 14CO2, tảo sẽ thực hiện cả pha sáng và pha tối của quang hợp làm tăng lượng APG và RuBP có đánh dấu phóng xạ. Chỉ có 5/6 AlPG sinh ra từ APG sẽ được dùng để tái tạo RuBP. Do đó, tín hiệu của APG luôn lớn hơn RuBP trong điều kiện này. (1, điểm)

Câu 2 (5, điểm)

a) Trong giới hạn nhiệt độ từ 15°C- 25°C, điểm bù ánh sáng Io không thể trùng với điểm 0. ( ,5 điểm)

vì khi cường độ ánh sáng bằng 0 thì cường độ quang hợp bằng 0 nhưng cường độ hô hấp vẫn khác 0. (0.5 điểm)

b) Được. Bởi vì điểm bão hòa ánh sáng Im của thựrc vật C3 có giá trị thấp gần 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần (khoảng 30.000 lux) còn thực vật C4 có Im cao hơn gần với ánh sáng mặt trời toàn phần (khoảng 90.000 lux) (1,0 điểm)

- Đường cong (1) tương ứng với cường độ quang hợp của thực vật CAM do thực vật CAM mở khí khổng vào ban đêm nên thời điểm hấp thu CO2 có nhiệt độ thấp và cường độ quang hợp thấp (1,0 điểm)

- Đường cong (3) tương ứng với cường độ quang hợp của thực vật C4 do cường độ quang hợp của nhóm thực vật này cao nhất trong 3 nhóm C3, C4 và CAM; đồng thời nhiệt độ tối ưu cho quang hợp cũng cao (trên 35oC) (1,0 điểm)

- Đường cong (2) tương ứng với cường độ quang hợp của thực vật C3 vì cường độ quang hợp của nhóm thực vật này thấp hơn thực vật C3 và nhiệt độ tối ưu cho quang hợp ở gần 30°C. (1,0 điểm)